Примеры выполнения молниезащиты

7.1 Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ [5]

В населенной местности с одно – или двухэтажной застройкой воздушные линии электропередачи (ВЛ) должны иметь заземляющие устройства, предназначенные для защиты от атмосферных перенапряжений. Сопротивление этих заземляющих устройств должно быть не более 30 Ом, а расстояние между ними не более 200м для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100м – для районов с числом грозовых часов в году более 40.

Кроме того, молниезащитные заземляющие устройства должны быть выполнены:

- на опорах с ответвлениями к вводам в здания, в которых может быть сосредоточено большое количество людей (школы, детские ясли, больницы) или которые представляют большую материальную ценность (животноводческие и птицеводческие помещения, склады);

- на концевых опорах ВЛ, имеющих ответвления к вводам; при этом наибольшее расстояние от соседнего заземления этих же линий должно быть не более 100м для районов с числом грозовых часов в году до 40 и 50м – для районов с числом грозовых часов в году более 40.

Заземляющие устройства защиты от грозовых перенапряжений рекомендуется совмещать с повторным заземлением PEN – проводника.

Для выполнения грозозащитных заземлений необходимо:

- металлические опоры, металлические конструкции и арматуру железобетонных элементов опор присоединить к PEN – проводнику;

Крюки и штыри деревянных опор, на которых выполняется грозозащитное заземление, а также опор, ограничивающих пролет пересечения, и опор, где произведена совместная подвеска проводов, должны быть заземлены.

Требования к заземляющим проводникам грозозащитного заземления изложены в ПУЭ, но допускается применять круглую сталь диаметром не менее 6 мм, имеющую антикорроизное покрытие. Соединения заземляющих проводников между собой, присоединения их к крюкам, штырям, к верхним выпускам арматуры железобетонных опор и к заземлителям в земле должны производиться сваркой или посредством болтовых соединений.

7.2 Распределительные устройства и подстанции напряжением выше 1кВ [6]

Защита от грозовых перенапряжений распределительных устройств (РУ) и подстанций (ТП) осуществляется:

- от прямых ударов молнии - стержневыми и тросовыми молниеотводами;

- от набегающих волн с отходящих и питающих линий – защитными аппаратами, устанавливаемыми на подходах и в РУ (разрядники вентильные – РВ, ограничители перенапряжений – ОПН, разрядники трубчатые – РТ и защитные искровые промежутки – ИП).

Открытые РУ и ТП 20-750кВ должны быть защищены от прямых ударов молнии.

Выполнение защиты от прямых ударов молнии не требуется:

1) Для ТП 20 и 35кВ с трансформаторами единичной мощностью 1,6 МВ·А и менее независимо от количества таких трансформаторов и числа грозовых часов в году.

2) Для всех ОРУ и ТП 20 и 35 кВ в районах с числом грозовых часов в году не более 20.

3) Для ОРУ и ТП 220кВ и ниже на площадках с эквивалентным удельным сопротивлением земли в грозовой сезон более 2000 Ом·м при числе грозовых часов в году не более 20.

Здания закрытых РУ и ТП необходимо защищать от прямых ударов молнии в районах с числом грозовых часов в году более 20.

Защиту зданий закрытых РУ и ТП, имеющих металлические покрытия кровли, следует выполнять заземлением этих покрытий. При наличии железобетонной кровли и непрерывной электрической связи отдельных ее элементов защита выполняется заземлением ее арматуры.

Защиту зданий закрытых РУ и ТП, крыша которых не имеет металлических или железобетонных покрытий с непрерывной электрической связью отдельных ее элементов, следует выполнять стержневыми молниеотводами или укладкой молниеприемной сетки непосредственно на крыше здания.

При установке стержневых молниеотводов на защищаемом здании от каждого молниеотвода должно быть проложено не менее двух токоотводов по противоположным сторонам здания.

Молниеприемная сетка должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром 6-8мм и уложена на кровлю непосредственно или под слой негорючих утеплителя или гидроизоляции. Сетка должна иметь ячейки площадью не более 150м². Узлы сетки должны быть соединены сваркой. Токоотводы, соединяющие молниеприемную сетку с заземляющим устройством, должны быть проложены не реже, чем через 25м по периметру здания.

В качестве токоотводов следует использовать металлические и железобетонные предварительно ненапряженные конструкции зданий. При этом должна быть обеспечена непрерывная электрическая связь от молниеприемника до заземлителя. Металлические элементы здания (трубы, вентиляционные устройства и т.п.) следует соединять с металлической кровлей или молниеприемной сеткой.

Защита ОРУ 35кВ и выше от прямых ударов молнии должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на конструкциях стержневыми молниеотводами. Рекомендуется использовать защитные действия высоких объектов, которые являются молниеприемниками (опоры ВЛ, прожекторные мачты, радиомачты и т.п.).

На конструкциях ОРУ 110кВ и выше стержневые молниеотводы устанавливаются при эквивалентном удельном сопротивлении земли в грозовой сезон:

- до 1000 Ом·м независимо от площади заземляющего контура ТП;

- более 1000 до 2000 Ом·м при площади заземляющего контура ТП 10000м² и более.

Установка молниеотводов на конструкциях ОРУ 35кВ допускается при эквивалентном удельном сопротивлении земли в грозовой сезон:

- до 500 Ом·м независимо от площади заземляющего контура ТП;

- более 500 Ом·м при площади заземляющего контура ТП 10000м² и более.

От стоек ОРУ 35 кВ и выше с молниеотводами должно быть обеспечено растекание тока молнии по магистралям заземления не менее, чем в двух направлениях с углом не менее 90⁰ между соседними. Кроме того, должно быть установлено не менее одного вертикального электрода длиной 3-5м на каждом направлении на расстоянии не менее длины электрода от места присоединения к магистрали заземления стойки с молниеотводом.

Если зоны защиты стержневых молниеотводов не перекрывают всю территорию ОРУ, то дополнительно используют тросовые молниеотводы над ошиновкой.

Гирлянды подвесной изоляции на порталах ОРУ 20 и 35 кВ с тросовыми или стержневыми молниеотводами, а также на концевых опорах ВЛ 35кВ должны иметь увеличенное количество изоляторов [6]. При установке молниеотводов на концевых опорах ВЛ 110кВ и выше увеличения количества изоляторов в гирляндах не требуется. Установка молниеотводов на концевых опорах ВЛ 3-20кВ не допускается.

На трансформаторных порталах, порталах шунтирующих реакторов и конструкциях ОРУ, удаленных от трансформаторов или реакторов по магистралям заземления на расстоянии менее 15м, молниеотводы можно устанавливать при эквивалентном удельном сопротивлении земли в грозовой сезон не более 350 Ом·м и при соблюдении следующих условий:

1) Непосредственно на всех выводах обмоток 3-35 кВ трансформаторов или на расстоянии не более 5м от них по ошиновке, включая ответвления к защитным аппаратам, должны быть, установлены соответствующие ОПН 3-35 кВ или РВ.

2) Должно быть обеспечено растекание тока молнии от стойки конструкции с молниеотводом по трем-четырем направлениям с углом не менее 90⁰ между ними.

3) На каждом направлении на расстоянии 3-5м от стойки с молниеотводом должно быть установлено по одному вертикальному электроду длиной 5м.

4) На ТП с высшим напряжением 20-35 кВ при установке молниеотвода на трансформаторном портале сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом (без учета заземлителей, расположенных вне контура заземления ОРУ).

5) Заземляющие проводники ОПН или РВ и силовых трансформаторов рекомендуется присоединять к заземляющему устройству ТП поблизости один от другого или так, чтобы место присоединения ОПН или РВ к заземляющему устройству находилось между точками присоединения заземляющих проводников портала с молниеотводом и трансформатором.

Защиту от прямых ударов молнии ОРУ, на конструкциях которых установка молниеотводов не допускается или нецелесообразна по конструктивным соображениям, следует выполнять отдельно стоящими молниеотводами, имеющими обособленные заземлители с сопротивлением не более 80Ом при импульсном токе 60кА. Заземлители отдельно стоящих молниеотводов в ОРУ могут быть присоединены к заземляющему устройству ОРУ (ТП) при соблюдении выше указанных условий установки молниеотводов на конструкциях ОРУ.

Заземлители молниеотводов, установленных на прожекторных мачтах, должны быть присоединены к заземляющему устройству ОРУ (ТП).

РУ 3-20кВ, к которым присоединены ВЛ, должны быть защищены РВ или ОПН, установленными на шинах или у трансформаторов. РВ или ОПН, установленные в одной ячейке с трансформатором напряжения, должны быть присоединены до его предохранителей. При применении воздушной связи трансформаторов с шинами РУ 3-20кВ расстояния от РВ или ОПН до защищаемого оборудования не должны быть более 60м при ВЛ на деревянных опорах и 90м при ВЛ на металлических опорах.

7.3 Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1кВ [5,6]

ВЛ 110-750кВ с металлическими и железобетонными опорами должны быть защищены от прямых ударов молнии тросами по всей длине. Допускается сооружение ВЛ 110-500кВ или их участков без тросов:

- в районах с числом грозовых часов в году менее 20 и в горных районах с плотностью разрядов на землю менее 1,5 на 1км² в год;

- на участках ВЛ в районах с плохо проводящими грунтами (ρ≥1000 Ом·м);

- на участках трассы с расчетной толщиной стенки гололеда более 25мм.

ВЛ 110-220кВ, предназначенные для электроснабжения объектов добычи и транспорта нефти и газа, должны защищаться по всей длине от прямых ударов молнии тросами (вне зависимости от интенсивности грозовой деятельности и удельного сопротивления земли).

Для ВЛ 35кВ применение грозозащитных тросов не требуется, за исключением подходов к ОРУ (ТП).

ВЛ 110кВ на деревянных опорах в районах с числом грозовых часов в году до 40, как правило, тросами на защищаются, а более 40 должны обязательно защищаться тросами.

На ВЛ 6-20 кВ на деревянных опорах по условиям молниезащиты применение металлических траверс не рекомендуется.

Крепление тросов на всех опорах ВЛ 220-750кВ должно быть выполнено посредством стеклянных подвесных изоляторов, шунтированных ИП размером не более 40мм.

На каждом анкерном пролете длиной до 10км тросы должны быть заземлены в одной точке выполнением специальных перемычек на анкерной опоре. При большей длине анкерных пролетов количество точек заземления определяется из невозможности пробоя ИП при наибольшем значении продольной ЭДС, наводимой в тросе при коротком замыкании на ВЛ.

На подходах к подстанциям ВЛ 20-330кВ на длине 1-3км, а ВЛ 500-750кВ на длине 3-5кВ тросы следует заземлять на каждой опоре.

Кабельные вставки в ВЛ должны быть защищены от грозовых перенапряжений по обеим сторонам кабеля защитными аппаратами. При этом заземляющие зажимы защитных аппаратов, металлическая оболочка кабеля, металлический корпус кабельной муфты должны быть соединены между собой по кратчайшему пути, а заземляющие зажимы защитных аппаратов должны быть соединены с заземлителем отдельным проводником.

Не требуется защищать от перенапряжений:

- кабельные вставки 35-220кВ длиной 1,5км и более в ВЛ, защищенных тросами;

- кабельные вставки в ВЛ напряжением до 20кВ, выполненные кабелями с пластмассовой изоляцией и оболочкой, длиной 2,5км и более и кабелями других конструкций длиной 1,5км и более.

Тросовые молниеотводы ВЛ 110кВ и выше, как правило, следует подключать к заземленным конструкциям ОРУ (ТП). От стоек конструкций ОРУ 110-220кВ, к которым присоединены тросовые молниеотводы, должны быть выполнены магистрали заземления не менее, чем по двум-трем направлениям с углом не менее 90⁰ между ними.

Тросовые молниеотводы, защищающие подходы ВЛ 35кВ, разрешается присоединять к заземленным конструкциям ОРУ при эквивалентном удельном сопротивлении земли в грозовой сезон: до 750 Ом·м – независимо от площади заземляющего контура ТП; более 750 Ом·м – при площади заземляющего контура ТП 10000м² и более. При этом магистрали заземления должны быть выполнены не менее, чем по двум-трем направлениям с углом не менее 90⁰ между ними. Кроме того, на каждой магистрали должно быть установлено по одному вертикальному электроду длиной 3-5м на расстоянии не менее 5м.

Сопротивление заземлителей ближайшей к ОРУ опор ВЛ 35кВ не должно превышать 10 Ом.

Защита ВЛ 35кВ и выше от прямых ударов молнии на подходах к РУ (ТП) должна быть выполнена тросовыми молниеотводами. На каждой опоре подхода, за исключением случаев, перечисленных в 2.5.122 [5], трос должен быть присоединен к заземлителю опоры.

Выполнение защиты на подходах ВЛ к РУ (ТП) в части длин защищенных подходов, допустимого сопротивления заземляющих устройств опор, установки защитных аппаратов (РТ, РВ, ОПН) подробно рассмотрено в [6].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (СО 153-34.21.122-2003). – СПб.: ДЕАН, 2005-64 с.

2. Руководство по защите электрических сетей 6-1150кВ от грозовых и внутренних перенапряжений РД 153-34.3-35.125-99. 2-ое изд. – СПб.: ПЭИПК, 1999.-353с.

3. Карякин Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок: Справочник/Р.Н.Карякин. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2000. – 376с.

4. Федоров А.А. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов./А.А.Федоров, Л.Е.Старкова. – М.: Энергоатомиздат, 1987.-368с.

5. Правила устройства электроустановок. Раздел 2. Передача электроэнергии. Главы 2.4, 2.5 – 7-е изд.-М.: НЦ ЭНАС, 2003.-160с.

6. Правила устройства электроустановок. Раздел 4. Распределительные устройства и подстанции. Главы 4.1, 4.2-7-е изд. - М.: НЦ ЭНАС, 2003.-104с.

7. Карякин Р.Н. Справочник по молниезащите/Р.Н.Карякин. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2005. – 850с.

СОДЕРЖАНИЕ	стр.
Введение………………………………………………………………………
1. Сведения о разрядах молнии и их параметрах………………………….
2. Характеристики грозовой деятельности………………………………...
3. Опасные воздействия молнии……………………………………………
4. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты...
5. Защита от прямых ударов молнии……………………………………….
5.1.	Комплекс средств молниезащиты………………………………
5.2.	Внешняя МЗС……………………………………………………
5.2.1.	Молниеприемники……………………………………………….
5.2.2.	Токоотводы……………………………………………………….
5.2.3.	Заземлители………………………………………………………..
6. Примеры выполнения внешней МЗС…………………………………….
6.1.	Типовые зоны защиты молниеотводов………………………….
6.1.1.	Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода…………
6.1.2.	Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода……………
6.1.3.	Зоны защиты двойного стержневого молниеотвода……………
6.1.4.	Зоны защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты
6.1.5.	Зоны защиты двойного тросового молниеотвода………………
6.1.6.	Зоны защиты замкнутого тросового молниеотвода…………….
6.1.7.	Зоны защиты многократного молниеотвода…………………….
6.1.8.	Определение зон защиты по рекомендациям МЭК…………….
7. Примеры выполнения молниезащиты……………………………………
7.1. Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ……..
7.2. Распределительные устройства и подстанции напряжением выше 1кВ……………………………………………………………………….
7.3. Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ…..
Список литературы……………………………………………………….

Методические указания по устройству и расчету молниезащиты

для студентов специальности 140211 (100400) «Электроснабжение»

всех форм обучения

Составители: кандидат технических наук, доцент Бузинов О.А.

кандидат педагогических наук, доцент Попова Н.А.

Дата добавления: 2015-07-20